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Angew:钴催化的氨基羰基化反应方法学研究

本文作者:杉杉

导读

近日, Leibniz催化研究所 (Leibniz-Institut für Katalyse e.V., Germany)与大连化物所的吴小锋课题组在Angew. Chem. Int. Ed.中发表论文,共同报道首例通过钴催化剂促进的醚与胺以及CO之间的氨基羰基化反应方法学,进而成功完成一系列α-羰基醚分子的构建。

Cobalt-Catalyzed Direct Aminocarbonylation of Ethers: Efficient Access to α-Amide Substituted Ether Derivatives

Wang, B. Chen, X. Wu, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, ASAP. doi: 10.1002/anie.202203797.

正文:

醚类结构单元广泛存在于各类生物活性分子、药物与农用化学品中 (Scheme 1)。目前,对于醚类化合物官能团化的相关研究,已经逐渐受到诸多研究团队的广泛关注[1]-[2] (Scheme 2a)。然而,采用醚的羰基化策略,实现α-酰基醚分子构建的研究,至今尚未有相关的文献报道 (Scheme 2b)。这里,受到近年来对于钴催化剂促进的有机反应方法学相关研究报道的启发[3]-[4],Leibniz催化研究所与大连化物所的吴小锋课团队共同报道首例通过钴催化剂促进的醚与胺以及CO之间的氨基羰基化反应方法学 (Scheme 2c)。

首先,作者采用四氢呋喃1与苯胺2a作为模型底物,进行相关反应条件的优化筛选 (Table 1)。进而确定最佳的反应条件为:采用Co(acac)2作为催化剂,L1作为配体,DTBP (di-tert-butyl peroxide)作为引发剂,CO压力为60 bar,反应温度为120oC,最终获得85%收率的氨基羰基化产物3

在上述的最佳反应条件下,作者进一步对一系列胺 (Table 2)以及醚类底物(Table 3)的应用范围进行深入研究。

同时,作者发现,对于各类固体或高沸点的醚类底物,则需要进一步采用氯苯作为反应溶剂,进而促进上述的氨基羰基化反应的顺利进行 (Table 4)。

之后,该小组通过如下的相关研究,进一步表明这一全新的氨基羰基化策略具有潜在的合成应用价值(Scheme 3)。

 

接下来,作者通过控制实验 (Scheme 4a)的相关研究表明,Co(acac)2催化剂对于氨基羰基化过程的顺利进行尤为关键。之后,该小组通过自由基淬灭实验进一步发现,上述的氨基羰基化过程中涉及自由基中间体的形成(Scheme 4b)。同时,该小组通过KIE实验 (分别通过平行竞争实验以及分子间竞争实验进行研究)的相关研究进一步表明,四氢呋喃分子中的C-H键断裂为上述反应过程中的决速步骤 (Scheme 4c-4d)。

基于上述的实验研究以及前期相关的文献报道[3]-[5],作者提出如下合理的反应机理 (Scheme 5)。

总结

Leibniz催化研究所与大连化物所的吴小锋课团队共同报道首例通过钴催化剂促进的醚与胺以及CO之间的氨基羰基化反应方法学,进而成功完成一系列α-羰基醚分子的构建。这一全新的氨基羰基化策略具有优良的反应收率、广泛的底物范围、以及优良的官能团兼容性等优势。

参考文献

 

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